Das Institut für Bauen im alpinen Raum der HTW Chur entwickelte eine einzigartige Zugmaschine für Ankerprüfungen im geneigten Gelände, die die Anforderungen an Ankerprüfungen gemäss SIA 267/1 erfüllt. Sie kann beliebige Anker (Stab- und Seilanker) prüfen und eignet sich ohne Hilfskonstruktionen für Prüfungen in einem Bereich von 75 bis 105° aus der Hangsenkrechten. Sie besteht aus Fundamentplatten und Träger, die einen Hydraulikzylinder tragen, indem mittels Öldruck die Prüfkraft erzeugt.
Text und Bilder: Prof. Dr. Imad Lifa
Gemessen werden der Druck sowie die Deformation des Ankers mittels Lasertriangulation. Diese gewählte Anordnung erlaubt eine fehlerfreie Messung der Anker ohne Verformung der Anlagenteile. Die Daten werden über eine Verbindung zu einem Notebook übertragen und ausgewertet.
• Maximale Zugkraft: 500 kN
• Weg am Hydraulikzylinder: 200 mm
• Messstrecke am Anker: 100 mm
• Messgenauigkeit: ±1,0 kN Kraft / ±0,08 mm Deformation
Verbauungen werden mittels schlaffen Ankern befestigt. Sie werden auch Erdnägel (Fels- und Bodennägel) genannt. Seit 2007 wird die Dimensionierung und die Qualitätsprüfung von Erdnägeln gemäss der SIA Norm 267/1 vorgenommen. In der Norm werden zwei Qualitätsprüfungen ausführlich beschrieben: Ausziehversuche und Zugproben.
Mit Ausziehversuchen von Versuchsankern wird die erforderliche Länge eines Bauwerksankers bestimmt. Dagegen werden Zugproben an bestehenden Ankern zur Qualitätssicherung durchgeführt.
Generell fordert die Norm eine Gesamtsicherheit von 2,0 mit einem Lastfaktor von 1,50 und einem Widerstandsbeiwert von 1,35. Zugproben nach SIA 267/1 genügen zur Beurteilung der Tragfähigkeit von Ankern von Lawinen- und Steinschlagverbauungen nicht. Ein neues Verfahren des BAFU mittels einer erweiterten Zugprobe macht dies möglich. Die Kraft-Dehnungskurven einer erweiterten Zugprobe werden mit einer Referenzkurve verglichen, die durch einen Ausziehversuch an Versuchsankern bestimmt wird.
Wie die erweiterte Zugprobe durchgeführt wird, ist im BAFU Merkblatt zur Anwendung der erweiterten Zugprobe im Lawinen- und Steinschlagverbau vom Oktober 2014 ausführlich beschrieben. Der Einbau der Versuchsanker für Ausziehversuche folgt einem vorgegebenen Einbauschema des Merkblattes. Pro Untergrund müssen mindestens drei Versuchsanker eingebaut werden, die die geotechnischen Eigenschaften des Versuchsfeldes abdecken.
Unerlässlich ist die Wahl der Ankerlänge, die zwischen 3,0 und 8,0m sein sollte. Ankerlängen unter 3,0m sind für Ausziehversuche nicht geeignet. Wegen der Vergleichbarkeiten sind die Parameter der Versuchsanker einheitlich auszuführen wie zum Beispiel freie Ankerlänge (1,0 bis 1,5m), Bohrdurchmesser (90 bis 130mm), Einbauwinkel (90°) und Ankertyp (Seilanker, Stabanker oder vorinjizierte Anker).
Praxisempfehlung: Die bekannten Bohrsysteme Imlochbohrung / Selbstbohranker haben kein unterschiedliches Tragverhalten und sind deshalb als gleichwertig einzustufen. Dennoch sind Selbstbohranker zu empfehlen. Infolge von Klüften und Kammern ist mit grösseren Mengen Ankermörtel zu rechnen. Damit die Tragfähigkeit gewährleistet ist, muss pro Laufmeter Anker mit ca. 3 bis 4 Sack à 25kg Ankermörtel gerechnet werden. Zu empfehlen ist, die Anker in zwei Phasen zu injizieren. Zweite Phase erst nach einigen Minuten ausführen, wenn der Mörtel aus der 1. Phase schon am Abbinden ist. Die Konsistenz ist so zu wählen, dass es mit einem 25kg Sack ca. 12,5 l Frischmörtel ergibt.
Prof. Dr. Imad Lifa ist Leiter des Instituts für Bauen im alpinen Raum IBAR an der HTW Chur. Der Artikel ist ein Blog-Beitrag der HTW Chur.
(Bilder: HTW Chur – Legende Titelbild: Ankerzugmaschine im Einsatz bei der Prüfung des Ankers einer Lawinen-Schutzverbauung)